地鐵隧道施工技術(shù)探析

宋慧軍

京建工土木工程有限公司 北京 101100

社會經(jīng)濟(jì)水平的增長為城市發(fā)展進(jìn)程的加快做出了貢獻(xiàn)，但同時(shí)也使城市交通問題日益明顯。為了有效解決公共交通問題，必須修建地鐵。隧道開挖是地鐵建設(shè)中最重要的內(nèi)容，作為一種常見的地下施工方法，盾構(gòu)法在地下施工中發(fā)揮了重要作用。采用盾構(gòu)法修建地鐵有助于隧道的開挖。

1 我國地鐵盾構(gòu)隧道施工的原理闡述

實(shí)際上，我國地下建筑的建造歷史悠久，并且主要使用特殊的鋼構(gòu)件來有效地提高整個(gè)地下建筑的穩(wěn)定性，從而最大程度上提高施工人員的人身安全并減少在后期運(yùn)行時(shí)對周圍群眾帶來的生命財(cái)產(chǎn)破壞。在中國，地鐵盾構(gòu)法的建設(shè)主要分為五個(gè)階段：初期支護(hù)，開挖，仰拱的設(shè)置，二次襯砌支架的組裝以及防水工程。在進(jìn)行地鐵隧道開挖過程中，必須采取以下步驟：①使用連續(xù)的地下墻建造地鐵站，然后使用地鐵站兩端的豎井放置適當(dāng)?shù)暮Y網(wǎng)組件以安裝在地鐵站中。②挖一個(gè)工位根據(jù)計(jì)算出的路線挖出礦工一端的土壤，直到到達(dá)下一個(gè)工位為止。③為了確保隧道工作面的穩(wěn)定性并避免出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象，砌塊通常使用平板機(jī)和護(hù)板，這種諸如反力框架之類的結(jié)構(gòu)為其開挖過程提供了穩(wěn)定的環(huán)境。

2 地鐵隧道盾構(gòu)施工的技術(shù)要點(diǎn)

2.1 做好地鐵隧道的結(jié)構(gòu)技術(shù)計(jì)算

目前，在國內(nèi)使用保護(hù)性隧道施工已取得了良好的效果和豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)和理論經(jīng)驗(yàn)越來越成熟，但是從另一角度來說，隧道開挖技術(shù)有待進(jìn)一步完善，有關(guān)人員應(yīng)考慮實(shí)際的構(gòu)建過程，并對周圍環(huán)境的復(fù)雜變化和對圍巖應(yīng)力進(jìn)行充分考慮，還必須對建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化以及結(jié)構(gòu)上的負(fù)荷進(jìn)行深入分析。只有這樣，才可以進(jìn)一步完善施工過程，減少事故放生。

2.2 進(jìn)出隧道時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行情況

施工人員在進(jìn)出隧道時(shí)必須嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定要求來進(jìn)行盾構(gòu)隧道施工機(jī)械的操作。用盾構(gòu)裝置進(jìn)行的隧穿不可避免地涉及盾構(gòu)裝置的進(jìn)洞和出洞過程，并且這兩個(gè)過程是否可以順利進(jìn)行并完成與盾構(gòu)裝置的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接相關(guān)。如果盾構(gòu)隧道機(jī)的操作出現(xiàn)問題，則地鐵項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)可能會失敗。因此，施工人員應(yīng)采取合理的手段來加強(qiáng)對盾構(gòu)機(jī)械進(jìn)出隧道過程的控制，在正常情況下，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)首先進(jìn)入洞口，然后進(jìn)行洞內(nèi)加工。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入隧道之前，施工人員必須弄清楚地鐵隧道的路線，以避免沿主軸線的錯(cuò)誤。同時(shí)，施工人員應(yīng)仔細(xì)檢查施工路線周圍的環(huán)境，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行某些工作。如果潛在的因素危及盾構(gòu)機(jī)的正常工作，則在進(jìn)行正式的盾構(gòu)工作之前必須采取預(yù)防措施和緊急措施，以避免在施工過程中發(fā)生嚴(yán)重事故。除此之外，在使用隧道盾構(gòu)機(jī)之前，施工人員應(yīng)仔細(xì)檢查周圍所有能影響盾構(gòu)機(jī)正常工作的因素，確保盾構(gòu)機(jī)正常出洞。

2.3 地鐵隧道盾構(gòu)施工的支護(hù)技術(shù)

必須在地鐵隧道盾構(gòu)施工過程前對隧道進(jìn)行支護(hù)。首先，必須確定地鐵隧道盾構(gòu)施工的連接方式和隧道開挖的支護(hù)形式，以有效確保盾構(gòu)機(jī)的技術(shù)參數(shù)符合要求且其技術(shù)性能穩(wěn)定可靠。一方面，必須對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)劃，既要強(qiáng)調(diào)支撐結(jié)構(gòu)形成的技術(shù)特點(diǎn)，又要強(qiáng)調(diào)對生產(chǎn)線的加工，特別是對于特殊材料和復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，必須確保除支撐作用外地鐵隧道的穩(wěn)定性將得到改善，為實(shí)現(xiàn)高級別目標(biāo)（例如安全性，成本和進(jìn)度）提供技術(shù)支持。另一方面，混凝土應(yīng)用使模板技術(shù)成為隧道的隧道盾構(gòu)施工，對用于雙面襯砌的特殊部件，要進(jìn)行定期檢查和維護(hù)。另外，還要維護(hù)隧道地鐵的車身部件，功能結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)部件，以確保施工安全和隧道工程建設(shè)的效率。

2.4 地鐵隧道盾構(gòu)施工的關(guān)鍵參數(shù)和細(xì)節(jié)控制

在地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)對盾構(gòu)機(jī)操作參數(shù)和細(xì)節(jié)的控制。一方面，必須嚴(yán)格限制盾構(gòu)的開挖范圍，要對盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中接地容器的壓力進(jìn)行控制以避免過度挖掘或盾構(gòu)機(jī)的施工效率不高。另一方面，盾構(gòu)裝置在盾構(gòu)掘進(jìn)過程期間不能經(jīng)常改變其位置。為確保連續(xù)運(yùn)行，必須將傾斜范圍嚴(yán)格校準(zhǔn)為2‰，以確保盾構(gòu)施工機(jī)械的有效使用和連續(xù)運(yùn)行。另外，還需要對注漿工藝的過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，必須采用控制水泥用量和混凝土比例的方法并進(jìn)行連續(xù)澆筑，以提高整個(gè)施工過程的一致性和合理性。最后，我們必須注意盾構(gòu)機(jī)，抹泥刀和其他設(shè)備的日常維護(hù)和故障排除，提高機(jī)器和設(shè)備的穩(wěn)定性，防止因次要故障的積累而導(dǎo)致的停機(jī)和嚴(yán)重事故，并提高地鐵隧道盾構(gòu)施工的掘進(jìn)效率和經(jīng)濟(jì)性[1]。

2.5 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行挖掘施工時(shí)作業(yè)控制

開挖是地下隧道施工過程中的主要內(nèi)容和任務(wù)，在地下施工中盾構(gòu)施工技術(shù)起著非常重要的作用。在開挖防護(hù)機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)避免使用挖土機(jī)，以盡可能多地確保被挖土層的穩(wěn)定性。為了減少盾構(gòu)機(jī)對周圍土壤穩(wěn)定性的影響，施工人員必須在開始挖掘工作之前科學(xué)合理地調(diào)整挖掘機(jī)的參數(shù)。同時(shí)，用戶在建造土方工程時(shí)必須注意盾構(gòu)機(jī)的位置，以避免盾構(gòu)機(jī)對開挖過程的順利進(jìn)行造成影響。盾構(gòu)機(jī)的方向不僅影響開挖過程，而且影響分段的施工質(zhì)量，因此，在建造土方工程時(shí)必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的開挖方向。盾構(gòu)機(jī)的方位控制與鑄造工藝，盾構(gòu)機(jī)的傾斜度等各種參數(shù)密切相關(guān)，只有控制這些參數(shù)，才能有效地控制盾構(gòu)機(jī)的方位。盾構(gòu)機(jī)參數(shù)的監(jiān)控必須基于可靠的測量工作，在經(jīng)過可靠的測量后，可以實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)機(jī)參數(shù)的精確控制。為了控制受控區(qū)域內(nèi)的地面壓力，還必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)速度和開挖深度[2]。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工質(zhì)量控制措施

3.1 設(shè)置正確的盾構(gòu)參數(shù)，保證始發(fā)掘進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)行需要穩(wěn)定的環(huán)境。因此，必須對相應(yīng)的力進(jìn)行有效的計(jì)算，以確保其施工參數(shù)保持在指定范圍內(nèi)。因此，在實(shí)踐中有必要測量地質(zhì)以便獲得某些參數(shù)并確保盾構(gòu)機(jī)的施工質(zhì)量。在實(shí)際的施工過程中，理論上有必要根據(jù)土壤質(zhì)量，深度來采取合理的計(jì)算方法來計(jì)算地面給隧道帶來的壓應(yīng)力，并及時(shí)采取有效措施來進(jìn)行調(diào)整。也就是說，通過創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境、確保其施工參數(shù)符合正常標(biāo)準(zhǔn)來提高盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的施工質(zhì)量，進(jìn)而確保整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量[3]。

3.2 避免管片浮動的技術(shù)措施

盾構(gòu)機(jī)的管片浮動現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在地鐵的建設(shè)中，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，對設(shè)計(jì)和施工過程都提出了很高的要求。為此，相關(guān)的施工人員必須充分了解施工現(xiàn)場的周圍環(huán)境，以提取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并做好工作。①修建地鐵隧道時(shí)，施工人員應(yīng)控制地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)的施工工藝，施工速度和牽引力。②加強(qiáng)對地鐵盾構(gòu)機(jī)的控制。要把工作強(qiáng)度與施工現(xiàn)場的實(shí)際情況相結(jié)合來對千斤頂進(jìn)行調(diào)整，從而可以最大限度地發(fā)揮千斤頂?shù)淖饔?。③結(jié)合測量結(jié)果，優(yōu)化和調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的相應(yīng)參數(shù)，同時(shí)有效地提高盾構(gòu)機(jī)的施工效率和建筑質(zhì)量，并且延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命[4]。

3.3 控制地面沉降的措施

目前，大多數(shù)地鐵隧道都使用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)來進(jìn)行開挖工作。開挖土方的盾構(gòu)機(jī)的基本構(gòu)造原理是充分利用前切刀的優(yōu)勢，然后從前地板將地面切入切刀后面的氣密室中。此過程是一個(gè)需要整個(gè)設(shè)備保持平衡過程，以減少在底層上的應(yīng)變并防止地面出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。因此，必須仔細(xì)選擇合適的盾構(gòu)機(jī)，以有效地控制地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生。另外，澆筑質(zhì)量不足也會造成地面沉降，應(yīng)當(dāng)增加對澆筑過程的控制，包括澆鑄速度，混合比和澆鑄的量。出現(xiàn)地面沉降現(xiàn)象的原因主要受內(nèi)部和外部因素的影響。地質(zhì)條件需要實(shí)際研究，通過土壤的性質(zhì)，上方土壤的厚度，地下水的變化等進(jìn)行測量，可以有效地了解上述情況并采取相應(yīng)的措施來防止地層變形現(xiàn)象。

3.4 開挖土體以及支撐保護(hù)開挖面

如果使用盾構(gòu)機(jī)，則挖出的土壤層必須存儲在土壤存儲容器中。使用盾構(gòu)方法進(jìn)行開挖時(shí)，必須使用土壤儲罐中的土壤壓力來平衡在水和土壤之間產(chǎn)生的壓力。在實(shí)際的施工過程中，必須連續(xù)控制螺旋輸送機(jī)的速度，并且必須及時(shí)調(diào)整輸送機(jī)輸送的土壤量和切割頭的速度，以便確定被挖出的土壤量[5]。

4 結(jié)語

在建造城市地鐵結(jié)構(gòu)時(shí)，用盾構(gòu)掘進(jìn)這種開挖方法來建造地鐵已經(jīng)變得非常普遍。盾構(gòu)隧道的工作是地下施工盾構(gòu)施工的重點(diǎn)，為了有效地確保地鐵隧道的施工質(zhì)量，必須對地鐵隧道盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行深入的研究和分析，來最大程度上的確保地鐵隧道開挖工作順利進(jìn)行。